Wikisage is op 1 na de grootste internet-encyclopedie in het Nederlands. Iedereen kan de hier verzamelde kennis gratis gebruiken, zonder storende advertenties. De Koninklijke Bibliotheek van Nederland heeft Wikisage in 2018 aangemerkt als digitaal erfgoed.
- Wilt u meehelpen om Wikisage te laten groeien? Maak dan een account aan. U bent van harte welkom. Zie: Portaal:Gebruikers.
- Bent u blij met Wikisage, of wilt u juist meer? Dan stellen we een bescheiden donatie om de kosten te bestrijden zeer op prijs. Zie: Portaal:Donaties.
Geluid
Geluid is het geheel van door het oor waarneembare trillingen. Deze trillingen kunnen zich in de vorm van geluidsgolven door de meeste stoffen voortplanten. Het gedrag van geluid wordt bestudeerd in de akoestiek.
Gebruik door de mens
Geluid is voor horende mensen erg belangrijk; het wordt onder andere als volgt gebruikt en ervaren:
- voor onderlinge communicatie (spraak en gehoor)
- als waarschuwingssignaal, bijvoorbeeld bij een toeter van een auto, een overweg, een brandalarm en dergelijke
- voor amusement en ontspanning als muziek, film
- als rustgevend achtergrondgeluid (muzak)
- als hinderlijk lawaai, explosies, verkeer
Definitie
Geluid is een wisselende druk in lucht, die zich als een golf voortplant. Meestal bedoelen we hoorbaar geluid. Dat is de ervaring (gevoeld door het oor) van zeer kleine en snelle veranderingen van de luchtdruk, boven en onder een constante waarde. De "constante" waarde is de luchtdruk van de atmosfeer (ongeveer 100.000 pascal, pascal is de eenheid van druk). De luchtdruk van de atmosfeer verandert langzaam, zoals te zien is op een barometer. Bij geluid verandert de luchtdruk snel, dat is te meten met een microfoon. De geluidsgolf neemt ook energie met zich mee, maar die energie is heel gering. Geluid wordt vaak afgebeeld als een sinusgolf, maar fysisch gezien is geluid een longitudinale golf, de golfbeweging is in dezelfde richting als de beweging van de energie. De toppen van deze golf zijn de drukmaxima, de dalen van deze golf zijn de drukminima.
Kleine luchtdrukwisselingen
Als de snelle veranderingen van de druk tussen 20 en 20.000 keer per seconde voorkomen dan is geluid hoorbaar (d.w.z. bij een frequentie tussen 20 Hz en 20 kHz, Hz=hertz is de eenheid van frequentie). De drukschommelingen bij geluid zijn zeer klein. Deze zijn soms maar een paar miljoenste van een pascal. Om die kleine drukverschillen te horen moet het oor dus heel gevoelig zijn. Bewegingen van het trommelvlies zo klein als een diameter van een waterstofatoom kunnen al hoorbaar zijn! Luider geluid wordt veroorzaakt door grotere wisselingen in de druk. Een geluidsgolf met geluidsdruk van 1 pascal zal bijvoorbeeld heel hard klinken, mits de meeste geluidenergie in de midden-frequenties zit (1 kHz - 4 kHz). In dit frequentiegebied is het menselijke oor het gevoeligst. Het zachtste geluid dat iemand kan horen van een 1 kHz geluidsgolf is ongeveer 20 micropascal. Dat heet de gehoordrempel.
Geluidsbronnen
Geluid wordt gemaakt als de lucht op een of andere manier wordt verstoord, bijvoorbeeld door een trillend object. Door de luidsprekerconus van een gewone hifi-installatie bijvoorbeeld. Het is mogelijk om de beweging van een basluidspreker met het blote oog te zien, mits er zeer laagfrequent geluid uit komt. De conus beweegt heen en weer. Als de conus naar voren beweegt, wordt de lucht ervoor samengedrukt. De luchtdruk wordt dan vlak voor de conus iets hoger. Als daarna de conus weer naar achteren beweegt, wordt de luchtdruk iets lager. De pakketjes met dikkere en dunnere lucht bewegen zich van de luidspreker af, terwijl ondertussen de conus heen en weer blijft bewegen. Zo ontstaat een geluidsgolf met om en om een hoge en een lage druk, die van de conus af beweegt. De snelheid van deze golf is de geluidssnelheid.
Geluidssnelheid
De geluidssnelheid, de snelheid waarmee geluidsgolven zich voortbewegen, hangt af van de vastheid, temperatuur en samenstelling van de stof(fen) waarin dat gebeurt: door lucht bij kamertemperatuur is dat ca. 343 meter per seconde; in vloeistoffen en vaste stoffen is dat meestal hoger. De snelheid is bijna onafhankelijk van de frequentie van het geluid.
Zie het artikel geluidssnelheid voor o.a. een tabel met snelheden in verschillende stoffen
Geluid bestaat uit golven
Een geluidsgolf heeft een lengte, de golflengte, en een hoogte, de amplitude. De golflengte bepaalt de trillingsfrequentie: hoe hoger de trillingsfrequentie (dus hoe meer golfjes per lengte-eenheid en hoe korter de golflengte), hoe hoger de waargenomen toon.
De amplitude van een geluidsgolf, weergegeven in decibel of sone, bepaalt de luidheid van een klank (met apparatuur in te stellen met een volumeknop).
Geluidsgolven gedragen zich net als bijvoorbeeld watergolven: ze kunnen rond een object buigen (buiging), tegen een ondoordringbare wand afketsen (reflectie) of van richting veranderen wanneer het 'medium', de stof waardoor de golf zich verplaatst, verandert.
Doppler-effect
Wanneer een geluidsbron zich naar de ontvanger toe beweegt (bijvoorbeeld een auto nadert een voetganger), zullen de golven van de geproduceerde motorgeluiden iets worden samengedrukt en hoort de ontvanger dientengevolge een hogere toon.
Passeert de bron en verwijderd hij zich van de ontvanger, dan worden de golven iets uitgerekt en wordt de toon lager. Bij racewedstrijden van motoren en formule-auto's is het een en ander duidelijk waar te nemen. Dit noemen we het doppler-effect
Horen van geluid
Het menselijk oor kan alleen geluidstrillingen waarnemen met een frequentie tussen ongeveer 20 en 20.000 Hz. Bij het ouder worden gaat het gehoor voor hoge tonen achteruit; bij veel volwassenen is de bovengrens om geluid waar te nemen gedaald tot ca. 15.000 Hz.
De onderste gehoorgrens ligt bij ca. 20 Hz. Lagere frequenties worden aangeduid met infrasone trillingen. Soms is dit geluid wel fysiek waarneembaar (voelbaar). Boven de bovenste gehoorgrens onderscheidt men ultrasoon geluid tussen 18 kHz en 800 MHz, en hypersoon geluid, met een frequentie van boven de 800 MHz.
Van volkomen dove mensen is bekend dat zij bijvoorbeeld muziek en onweer kunnen 'horen'. Zij nemen fysiek geluidstrillingen waar.
Het gehoor is ook gevoelig voor de sterkte van het geluid. Hele zachte geluiden zijn pas hoorbaar vanaf een bepaald geluidsniveau, dat wordt aangeduid met de gehoordrempel. Hele harde geluiden zijn onaangenaam, en vanaf ongeveer 120 dB treedt pijn op, dat wordt de pijngrens genoemd.
Een exacte manier om de gevoeligheid van het oor voor geluid weer te geven is op grond van de phon. Meestal wordt als benadering hiervan de dB(A) gebruikt.
Muziek
Muziek kan natuurlijk niet bestaan zonder geluid. Het geluid dat door de instrumenten of zang wordt voortgebracht verplaatst zich door de lucht tot het oor van de luisteraar heeft bereikt
Hydrografie
Geluid is ook erg belangrijk bij bepaalde metingen, zoals in de hydrografie. In de hydrografie wordt bijvoorbeeld door een echolood een geluidspuls verzonden, waarna de tijd tussen het verzenden en het terug keren van de op de zeebodem reflecterende puls wordt gemeten. Omdat ook de geluidssnelheid in water bekend is, is de diepte onder de transducer van het echolood te berekenen.